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8/16/2019 Manejo de Emulsiones UNAM
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Teoría de Emulsiones)
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Teoría de Emulsiones)
Emulsiónes
Combinación de dos líquidos inmiscibles, uno disperso en otro.
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Teoría de Emulsiones)
Emulsión
• Combinación de dos líquidos inmiscibles, uno disperso en otro.• Las partículas dispersas pueden ser muy pequeñas
• Emulsión estable: Se rompe solo con tratamiento
• Emulsión Inversa: Partículas de aceite dispersas en fase contínua agua
Elementos para la formación de emulsiones
• Agua (Fase contínua o dispersa)
•
Aceite (Fase contínua o dispersa)• Agente Emulsificante (asfaltenos, resinas, ácidos orgánicos, sales, sedimentos, etc.)
• Agitación
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Características de las emulsiones
• Apariencia comúnmente café pajizo (ni agua ni aceite)
• Viscosidad generalmente mayor que la del agua y la del aceite
• Diámetro de partículas dispersas: 10 a 500 micras
• Partículas rodeadas por película generada por diferencias de tensiones
superficiales
• Estabilidad en función del tamaño de partículas
Teoría de Emulsiones)
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Factores que afectan estabilidad de las emulsiones
• Grado de agitación
• Viscosidad del aceite
• Tiempo
• pH de la fase acuosa
Elementos para tratamiento de las emulsiones
• Agente químico
• Calor
• Tiempo de asentamiento• Otros (electricidad, dispositivos mecánicos, diluyentes)
Teoría de Emulsiones)
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Tratamiento de crudo
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Tratamiento de crudo
Esquema de sistema para tratamiento de crudo
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Tratamiento de crudo
Factores a considerar al seleccionar un sistema de tratamiento
•Características de la emulsión
•Densidad relativa del crudo y el agua producida
•Características corrosivas del crudo , del agua producida del gas asociado
•Tendencia del agua producida a la deposición de sólidos y generación de
incrustaciones
•Volúmenes de fluidos a tratar y contenido de agua en el crudo
•Tendencia del crudo a la depositación de parafinas y asfaltenos
•Presiones de operación en los equipos.
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Procedimiento para establecer proceso de tratamiento
Determinar :
•Tiempo y cantidad de químicos
•Temperatura a calentar
•Dimensiones de equipo para asentamiento
Pruebas de Botella• Obtener muestra fresca representativa de la emulsión
• Medir pequeñas porciones de la muestra en cierto número de botellas
• Agregar pequeñas cantidades de los reactivos a evaluar.
• Agitar para mezclar el reactivo con la emulsión.
• Observar lo que ocurre, durante varios minutos.
•
Si no se observa presencia de agua, colocar botellas en baño maría para definirrequerimientos de calor.
• Lograda la separación tomar muestras de aceite,
• Centrifugar y determinar grado de limpieza para el mejor reactivo.
Tratamiento de crudo
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Pruebas de Botella
Tratamiento de crudo
Shirley MARFISI y Jean Louis SALAGER
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Inyección de reactivos químicos
Mecanismo : Floculación
(Romper y desplazar película emulsificante que rodea gota de agua)
Puntos de apl icación : (depende del tipo de agente químico)
•
Fondo de pozo• Cabeza de pozo
• Batería de separación (preferible antes de estrangulador de línea al separador)
• Cabezal de llegada de pozos
• Planta de deshidratación
• Preferible inyectar producto químico soluble en agua después de separarla• Dosificación típica: 1-5 gal / 1000 bl de emulsión
• Sobredosificación de producto puede producir emulsión mas dura
Tratamiento de crudo
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Calentamiento de las emulsiones
Efectos:
• Debilita película que rodea partícula de agua
• Disminuye viscosidad del aceite
• Promueve diferencia de densidades
Inconvenientes:
• Equipo caro
• Consumo de combustible
• Personal especializado• Cierto grado de peligrosidad
• Encogimiento del crudo
• Mayor velocidad de corrosión
• Mayor tendencia a depositación de incrustaciones
Tratamiento de crudo
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Temperature Effects
Tratamiento de crudo
• Reduces the viscosity of the oil phase allowing more rapid settling
velocities.
• Dissolve the small crystals of paraffin and asphaltenes and thus
neutralizing their effect as potential emulsifiers.
• Treating temperatures normally range from 100-160 0F. In treating of heavy
crudes the temperature may be as high as 300¡F.
• Can cause a significant loss of the lower boiling point hydrocarbons (light
ends). This results in a "shrinkage" of the oil, or loss of volume.
• It make the crude oil recovered in the storage tank heavier, and thus
decreasing its value.
• It takes fuel to provide heat and the cost of fuel must be considered.
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Tratamiento de crudo
Viscosity-temperature graph for crude oils
Fig. 6-4 Arnold
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Tratamiento de crudo
Fig. 6-5 Arnold
Percent loss by volume vs. temperature
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Tratamiento de crudo
Fig. 6-6 Arnold
API gravity loss vs. temperature
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Tratamiento de crudo
Fig.6-7 Arnold
Relationship of specific gravity with temperature
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Gravity Loss 0API vs Per Cent Loss by Volume
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Viscosity vs Temperature for various API gravity oils
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Tratamiento de crudo
Heat Input Equations
• The heat input and thus the fuel required for treating depend on thetemperature rise, amount of water in the oil, and flow rate.
• It requires about twice as much energy to heat water as it does to heat oil. For
this reason, it is beneficial to separate any free water from the emulsion to be
treated.
General heat transfer equation is expressed by:
q = heat (Btu/hr)
W = flow rate (Ib/hr)
c = specific heat (Btu/lb-0F) (approximately 0.5 for oil and 1.0 for water)
AT = temperature increase (0F)
Since water weighs 350 Ib/bbl,
Ql = liquid flow rate (bpd)
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Tratamiento de crudo
Heat Input Equations
The total energy required to heat the stream is determined from:
qo = energy required to heat the oil
= [(350/24) SGo Qo] (0.5) ATqw = energy required to heat the water
= [(350/24) SGw Qw] (1.0) AT
qlost = energy lost to surroundings, assume 10% of total heat input (q)
Assuming that the free water has been separated from the emulsion, the water
remaining is less than 10% of the oil, and the treater is insulated to minimize heatlosses, the required heat input can be determined from
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Tratamiento de crudo
Water Droplet Size and Retention Time
• The droplet diameter is the most important single parameter to control to
aid in water settling since this term is squared in the settling equation.
• A small increase in diameter will create a much larger increase in settling
rate.
• It would be extremely rare to have laboratory data of droplet coalescence
for a given system.
• Qualitatively we would expect droplet size to increase with retention time in
the coalescing section, and with heat input, which excites the system
leading to more collisions of small droplets.
• Droplet size could be expected to decrease with oil viscosity, which inhibits
the movement of the particles and decreases the force of the collision.
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Tratadores de emulsión
• Separación de aceite y gas
• Eliminación de agua libre
• Calentamiento
•
Agua de lavado• Filtrado
• Estabilización
• Intercambio de calor
• Campo electrostático
• Tratadores convencionales o térmicos (Verticales, horizontales)
• Tratador termoquímico (Reactivo químico y calor)
• Tratador termoelectroquímico (Calor, agente químico, campo eléctrico)
Seccion es dependiendo de requerimientos d el proceso
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Dispositivos de calentamiento directo
Apl icaciones:
• Emulsiones no corrosivas
•Baja presión
•Gasto constante
Tipos:
•Hornos de calentamiento
•Calentadores con tubos concéntricos
•Calentadores con cámara de combustión interna
•Tanques calentadores/de asentamiento
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